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1、 趣味物理演示实验参观报名趣味物理演示实验参观报名 请上学期没有参加或者此次仍有兴趣去参观的同学报名！时间（选其中一组）：第13周周六上午：周六下午：1组8:309:304组13:0014:002组9:3010:305组14:0015:003组10:3011:30地点：田家炳楼五519室请报名参加的同学将姓名学号组号回复给我！1ClassMeanMaximumMinimumCount2175.12069954011621110175.8157995463821110277.4615490493921210170.514298740354+71+others67.7698497251260401
2、0373.4137989292904010473.1515297403371110163.3103487282971110259.72414922829 2214+71321110121110221210140401030401047111017111025NO. 101201111156热学简介热学简介 自然界雨雪的形成，蒸汽机的发明及其效率的提自然界雨雪的形成，蒸汽机的发明及其效率的提高，与人们生活息息相关冰箱、空调等，低温的获得高，与人们生活息息相关冰箱、空调等，低温的获得及超导的发现。及超导的发现。Magnetically levitating a live frog7热学简介热学简介
3、 热学概念和规律（如熵、热力学第一定律、热学概念和规律（如熵、热力学第一定律、热力学第二定律）已经进入能源、材料、宇宙、热力学第二定律）已经进入能源、材料、宇宙、生命、信息、经济和社会领域生命、信息、经济和社会领域 l 股票市场的走势能准确预测吗？股票市场的走势能准确预测吗？l 为什么红、黑两种颜色墨水混合后不能自动分开？为什么红、黑两种颜色墨水混合后不能自动分开？l 宇宙是永恒的还是会走向消亡？宇宙是永恒的还是会走向消亡？l 地球上的能源是用之不竭的吗？地球上的能源是用之不竭的吗？l 为什么我们要倡导低碳生活？为什么我们要倡导低碳生活？8 宏观方法宏观方法热学简介热学简介研究对象研究对象：物
4、质的热运动物质的热运动研究方法研究方法： 微观方法微观方法本次课讨论：本次课讨论：n 热力学中的几个基本概念热力学中的几个基本概念n 热力学第零定律热力学第零定律&第一定律第一定律热力学理论热力学理论统计规律统计规律9一、热力学中的几个基本概念1 1热力学系统热力学系统（1 1）所要研究的宏观物体或者物体组，简称）所要研究的宏观物体或者物体组，简称系统系统。 （2 2）根据系统与）根据系统与外界外界的关系，把热力学系统分为：的关系，把热力学系统分为： 孤立系统孤立系统 (isolated system)(isolated system) 封闭系统封闭系统 (closed system)(clo
5、sed system) 开放系统开放系统 (open system)(open system)与系统相互作用的周围环境，称为与系统相互作用的周围环境，称为外界外界。 与外界完全隔绝，无物质、能量交换；与外界完全隔绝，无物质、能量交换；与外界无物质交换，但可有能量交换；与外界无物质交换，但可有能量交换；与外界可以有物质交换，或能量交换与外界可以有物质交换，或能量交换. .本课程常以一定质量的本课程常以一定质量的理想气体理想气体为热力学系统。为热力学系统。 101 1热力学系统热力学系统（3）理想气体）理想气体一、热力学中的几个基本概念 宏观定义宏观定义：a.分子本身的大小远小于分子间的平均距离；
6、分子本身的大小远小于分子间的平均距离；b. 除碰撞的瞬间外，分子间无相互作用；除碰撞的瞬间外，分子间无相互作用；c. 分子间（或分子与容器壁）的碰撞为弹性碰撞。分子间（或分子与容器壁）的碰撞为弹性碰撞。b. 温度较高（温度较高（大于大于500K）、压强不大（、压强不大（不高于不高于 1.01105帕）帕）；a. 遵循三个实验定律（遵循三个实验定律（Boyle, Gay Lussac, Charles） 和和Avogadro定律；定律； 微观定义：微观定义：无相互作用的弹性质点。无相互作用的弹性质点。112 2平衡态平衡态 一个热力学系统在不受外界影响的条件下，它的一个热力学系统在不受外界影响的
7、条件下，它的宏观性质具有宏观性质具有空间均匀性空间均匀性和和时间不变性时间不变性。 处于平衡态的热力学系统可用一组状态量（处于平衡态的热力学系统可用一组状态量（p, V, T）表示。表示。 p 力学量；力学量；V 几何量；几何量； T 热学量热学量 理想气体的平衡态在理想气体的平衡态在p-V图上表示成一个点图上表示成一个点 一、热力学中的几个基本概念一、热力学中的几个基本概念 一个连接于高温热源和低温热源之间的金属棒，一段一个连接于高温热源和低温热源之间的金属棒，一段时间后金属棒上各处温度不再变化，这是平衡态吗时间后金属棒上各处温度不再变化，这是平衡态吗？NO! 是稳定态是稳定态123 3准静
8、态过程准静态过程（1）若外界对系统有影响，系统从一个状态到另一）若外界对系统有影响，系统从一个状态到另一个状态所经历的变化叫个状态所经历的变化叫热力学过程热力学过程。 （2）准静态过程准静态过程：系统的初、末态及所有的中间态：系统的初、末态及所有的中间态都可近似看成平衡态都可近似看成平衡态 。 实际的热力学过程为实际的热力学过程为非静态过程。非静态过程。 是一个理想情况（非常缓慢的过程）；是一个理想情况（非常缓慢的过程）；气体气体气体气体活塞活塞活塞活塞砂子砂子砂子砂子 T1T1+dTT1+2dTT2 准静态过程在准静态过程在p-V图上表示为一条曲线图上表示为一条曲线 ；一、热力学中的几个基本
9、概念134 4体积功体积功（1）一定质量的气体由于体积变化所做的功）一定质量的气体由于体积变化所做的功 。 （2）在）在p-V图中表示为过程曲线下方所包围的面积图中表示为过程曲线下方所包围的面积 。 功是功是过程过程量。量。如何实现系统的准静态过程？如何实现系统的准静态过程？ 当气体体积从当气体体积从V1变到变到V2时，所做的总功为时，所做的总功为缓慢地作功或热传递！缓慢地作功或热传递！Fp VSddVl 气体膨胀，对外界作气体膨胀，对外界作正正功功 ，一、热力学中的几个基本概念元功元功气体被压缩，对外界作气体被压缩，对外界作负负功功145 5热量热量（1）系统与外界由于存在温度差）系统与外界
10、由于存在温度差传递的能量传递的能量。热容热容比热容比热容摩尔热容摩尔热容（2）若）若Q0，系统从外界，系统从外界吸收吸收热量；热量； 若若Q0，系统向外界，系统向外界放出放出热量。热量。一、热力学中的几个基本概念155 5热量热量 等体摩尔热容：等体摩尔热容： 等压摩尔热容：等压摩尔热容：热量是热量是过程量过程量 ! !一、热力学中的几个基本概念 等体过程：等体过程： 等压过程：等压过程：（3）实验发现：实验发现：相同的理想气体分别经等体、等压相同的理想气体分别经等体、等压过程升高相同的温度，所吸收的热量不等。过程升高相同的温度，所吸收的热量不等。16（1）做功做功和和热传递热传递都可以改变系
11、统的能量。都可以改变系统的能量。 小结：小结：（2）热力学第零定律：热力学第零定律：热能与其他形式的热能与其他形式的能量的能量的转化转化热能在不同的系统热能在不同的系统之间的之间的转移转移 如果物体如果物体A和和B分别与物体分别与物体C处于热平衡的状态，处于热平衡的状态， 那么那么A和和B之间也处于热平衡之间也处于热平衡.一、热力学中的几个基本概念系统与外界存在系统与外界存在压力差压力差系统与外界存在系统与外界存在温度差温度差176 6内能内能 系统的内能指系统的内能指系统的总能量系统的总能量。 说明：说明：（1）由于热力学只讨论热运动，所以系统的内能变化）由于热力学只讨论热运动，所以系统的内
12、能变化只与分子动能和分子间势能有关，即只与分子动能和分子间势能有关，即 （2）对于理想气体，分子间没有作用力，没有势能，）对于理想气体，分子间没有作用力，没有势能，所以所以 内能是系统的内能是系统的状态函数状态函数，处于某一平衡态的系统，处于某一平衡态的系统 内能是确定的。内能是确定的。 包括：所有分子的动能，分子之间的相互作用势能，包括：所有分子的动能，分子之间的相互作用势能， 原子内部的电磁能与核能等。原子内部的电磁能与核能等。一、热力学中的几个基本概念18二、热力学第一定律二、热力学第一定律结论结论：系统从状态系统从状态A经不同热力学过程变到状态经不同热力学过程变到状态B，尽管尽管外界对
13、系统做的功外界对系统做的功和和系统从外界吸收的系统从外界吸收的热量热量可能各可能各不相同不相同，但，但内能变化相同内能变化相同。 系统从外界吸收的热量，一部分使系统内能增加，系统从外界吸收的热量，一部分使系统内能增加，另一部分使系统对外做功。另一部分使系统对外做功。 热力学第一定律：热力学第一定律：+系统系统吸吸热热系统系统放放热热内能内能增加增加内能内能减少减少系统对外界做系统对外界做正正功功系统对外界做系统对外界做负负功功19说明：说明：（2）对于状态微小变化过程：）对于状态微小变化过程： （3）热力学第一定律说明）热力学第一定律说明第一类永动机第一类永动机不可能不可能 实现！实现！（1）
14、热力学第一定律是能量守恒定律在热力学中）热力学第一定律是能量守恒定律在热力学中的体现！的体现！（无需吸收热量，也无需损耗（无需吸收热量，也无需损耗内能就能不断对外做功的系统）内能就能不断对外做功的系统）二、热力学第一定律二、热力学第一定律20历史上的第一类永动机：历史上的第一类永动机：二、热力学第一定律二、热力学第一定律21NO! 系统的温度不变时，与外界就没有热传递系统的温度不变时，与外界就没有热传递？内能不变，但可以有热量传递和做内能不变，但可以有热量传递和做功！功！22例：例：如图所示，一定量的理想气体经历如图所示，一定量的理想气体经历ACB过程过程吸热吸热700J，则经历，则经历ACBDA过程时吸热为多少？过程时吸热为多少？12341234EACBD23今日作业今日作业137，8，102424
